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Modélisation des systèmes (SysML)

Diagrammes SysML : exigences, blocs, cas d'utilisation

🏭 Application industrielle : La modélisation SysML est utilisée dans tous les domaines de l'ingénierie : aéronautique, automobile, robotique. Elle permet de formaliser le cahier des charges et de communiquer entre équipes pluridisciplinaires.
SysML (Systems Modeling Language) est un langage graphique normalisé par l'OMG (Object Management Group), dérivé d'UML et adapté à l'ingénierie système.

Il propose 9 types de diagrammes pour décrire un système sous différents angles :
- req (exigences) — bdd (définition de blocs) — ibd (blocs internes)
- uc (cas d'utilisation) — stm (états) — act (activité)
- sd (séquence) — pkg (paquetage) — par (paramétrique)

Chaque diagramme répond à une question précise : « Que doit faire le système ? » (req, uc), « De quoi est-il composé ? » (bdd, ibd), « Comment se comporte-t-il ? » (stm, act, sd).

L'enjeu est de passer d'un cahier des charges textuel à une modélisation exploitable par tous les ingénieurs du projet.

📖 Vocabulaire clé

Exigence (requirement) : Besoin ou contrainte que le système doit satisfaire. Elle possède un identifiant unique, un texte descriptif et un niveau de criticité. Diagramme associé : req.
Bloc (block) : Composant fonctionnel ou structurel du système. Un bloc possède des attributs, des opérations et des ports de flux. Diagrammes associés : bdd (vue externe) et ibd (vue interne).
Cas d'utilisation (use case) : Scénario d'interaction entre un acteur (utilisateur, environnement) et le système. Il décrit le « quoi » sans préciser le « comment ». Diagramme associé : uc.
Flux (flow) : Échange de matière, d'énergie ou d'information entre blocs. On distingue les flux d'entrée et de sortie dans le diagramme ibd.

📋 Analyser un système avec SysML

  1. 1 Exigences et diagramme req : Étape 1 — Identifier les exigences : lire le cahier des charges, extraire chaque besoin fonctionnel et chaque contrainte.
    Les numéroter (R1, R2…) et tracer le diagramme req. Préciser les liens deriveReqt, satisfy et verify.
  2. 2 Cas d'utilisation : Étape 2 — Identifier les acteurs et cas d'utilisation : qui interagit avec le système ? Quels scénarios d'usage ?
    Tracer le diagramme uc avec les relations include (obligatoire) et extend (optionnel).
  3. 3 Décomposition en blocs : Étape 3 — Décomposer en blocs : identifier les sous-systèmes (chaîne d'énergie, chaîne d'information).
    Tracer le bdd pour la hiérarchie, puis le ibd pour les flux internes (matière, énergie, information).
  4. 4 Diagramme d'états : Étape 4 — Décrire le comportement : pour les systèmes séquentiels, utiliser le stm (diagramme d'états) pour les modes de fonctionnement et les transitions entre états.

✅ Exemple résolu

Énoncé : Un portail automatique doit s'ouvrir quand l'utilisateur appuie sur la télécommande et se refermer après 2020 secondes. Identifier les exigences et les blocs principaux.
Démarche :
  1. Exigences : R1 « Le portail doit s'ouvrir sur commande de la télécommande », R2 « Le portail doit se refermer automatiquement après 20 s », R3 « Le portail doit détecter un obstacle pour stopper la fermeture ».
  2. Acteurs : Utilisateur (acteur principal), Obstacle (acteur secondaire, perturbation).
  3. Blocs principaux : Télécommande (émetteur), Récepteur radio, Carte de commande, Moteur, Portail (vantail), Capteur d'obstacle.
  4. Flux : Signal radio (télécommande → récepteur) = information ; Énergie électrique (alimentation → moteur) = énergie ; Mouvement (moteur → portail) = énergie mécanique.
Réponse : Le système se décompose en 66 blocs principaux avec 33 exigences fonctionnelles. Le diagramme bdd montre les blocs et leurs relations de composition.

📏 Relations fondamentales

Diagramme req : modélise les exigences (id, texte, criticité) et leurs liens (deriveReqt, satisfy, verify)
Diagramme bdd : décomposition structurelle en blocs avec relations de composition et d'association
Diagramme ibd : vue interne d'un bloc avec ports et flux (matière, énergie, information)
Diagramme uc : acteurs et cas d'utilisation avec relations include (obligatoire) et extend (optionnel)
Diagramme stm : états, transitions et événements déclencheurs

🎨 Illustration

Diagramme de blocs (bdd) — SysML
Portail automatique : décomposition en 6 blocs

Le bloc système Portail automatique se décompose en 6 sous-blocs, exactement ceux identifiés dans l'exemple du cours.

Chaque lien est une relation de composition (notation SysML : losange plein côté « tout », trait simple côté « partie ») : un sous-bloc ne peut exister sans le système qui le contient.

Diagramme de blocs (bdd) du portail automatique Un bloc systeme "Portail automatique" en haut, relie par 6 liens de composition (losange plein cote systeme) a 6 sous-blocs alignes en bas : Telecommande (emetteur), Recepteur radio, Carte de commande, Moteur, Portail (vantail), Capteur d'obstacle. «block» Portail automatique ◆ = composition «block» Télécommande (émetteur) «block» Récepteur radio «block» Carte de commande «block» Moteur «block» Portail (vantail) «block» Capteur d'obstacle
  • 1 Les 6 blocs repris de l'exemple du cours : Télécommande (émetteur), Récepteur radio, Carte de commande, Moteur, Portail (vantail), Capteur d'obstacle.
  • 2 Chaque lien porte un losange plein du côté du bloc système : c'est la notation SysML de la composition (le sous-bloc fait partie intégrante du système, il n'existe pas sans lui).
  • 3 Ce diagramme bdd montre la vue externe (hiérarchie des blocs). Il ne montre pas les flux internes : ceux-ci sont modélisés dans le diagramme ibd associé.
Ce qu'il faut lire : Pars du bloc système en haut, puis suis chaque branche vers le bas : chaque losange plein indique que le sous-bloc atteint est un composant du système Portail automatique.
Diagramme de blocs (bdd) de l'exemple du cours : le système « Portail automatique » composé de ses 6 sous-blocs.

❌ Une erreur, une suggestion

❌ L'erreur fréquente

Ne pas confondre le diagramme bdd (vue externe : quels blocs composent le système, hiérarchie de composition) et le diagramme ibd (vue interne : comment les blocs sont connectés par des flux).

✅ La suggestion

Le bdd montre la hiérarchie, l'ibd montre les connexions.

💡 À retenir

  • SysML (norme OMG) utilise 99 types de diagrammes : req, bdd, ibd, uc, stm, act, sd, pkg, par.
  • Les 33 diagrammes les plus utilisés en Première SI sont : req (exigences), bdd (blocs) et uc (cas d'utilisation).
  • Chaque bloc possède des attributs, des opérations et échange des flux avec les autres blocs via des ports.
  • La démarche de modélisation suit la logique : exigences → cas d'utilisation → blocs → comportement.

🏭 Application industrielle

Où retrouve-t-on ce principe en ingénierie ?
La modélisation SysML est utilisée dans tous les domaines de l'ingénierie : aéronautique, automobile, robotique. Elle permet de formaliser le cahier des charges et de communiquer entre équipes pluridisciplinaires.

Mots-clés associés : SysMLDiagramme des exigencesDiagramme de blocsCas d'utilisation
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